基于轴箱高频振动的车轮不圆辨识方法研究

为实现对高速列车车轮高阶不圆的实时检测,研究了轴箱高频振动与车轮不圆的频谱特征和映射关系,采用频域积分方法对车轮不圆的幅值和阶次进行辨识.首先,通过静态测试和台架试验,研究我国高速铁路车轮多边形、钢轨波磨和轨道模态的表现形式;其次,通过高速列车长期服役性能跟踪试验,掌握转向架轴箱振动的时频特征和演化规律;最后,以现场出现车轮20阶多边形的车辆为研究对象,提出基于频域积分的车轮不圆阶次和幅值辨识方法.研究结果表明:CRTS-Ⅱ型轨道板钢轨三阶弯曲频率为592 Hz;列车以300 km/h运行时,20阶车轮多边形和136 mm波长钢轨波磨的响应频率分别为580 Hz和613 Hz;钢轨模态、车轮多边形以及钢轨波磨的振动主频较为集中,轴箱高频振动幅值随车速和镟后里程的增大而增大;采用加速度频域积分方法,从理论上可实现对车轮不圆幅值和阶次的辨识;基于线路实测轴箱加速度的20阶车轮多边形辨识结果与静态测试值相对误差不超过5%.

复合材料金属膜片联轴器试验设计及研究

为提高联轴器扭转试验能力和试验数据准确性,分析橡胶关节、复合材料膜片、金属膜片联轴器结构与原理,设计新型高精度扭转试验方案,并与传统试验进行比对,研究不同的膜片数量、测量方式、螺栓长度、润滑状态对复合材料金属膜片联轴器扭转性能的影响。结果表明:新型试验结构设计合理,满足试验要求,其中双百分表测量的扭转刚度更加准确、2膜片结构扭转刚度大于3膜片结构,M24×100螺栓结构扭转刚度大于M24×110螺栓结构,非润滑状态扭转刚度大于润滑状态。

基于数字图像相关法的轮轨力测量研究

针对应变计式轮轨力测量方法的不足,研究一种基于数字图像相关法的非接触式轮轨力测量方法。通过受力分析以及有限元计算,确定钢轨表面非接触测点区域位置。根据轨旁检测的特点设计测量系统的整体方案并分析了其测量原理,对相机进行了分析选型,以实现轮轨力作用下钢轨表面测点区域变形散斑图像的高质量采集。基于数字图像相关法对所采集的变形散斑图像进行分析,采用1阶形函数描述钢轨的变形,并使用零均值归一化差值平方和函数作为相似度的度量指标;为了提高系统的测量分辨精度,在整像素匹配算法的基础上,通过对位移初值进行迭代计算进一步得到亚像素级位移,并使用最小二乘法拟合位移场结果得到相应的应变场。在实验室设计并搭建了具有移动加载功能的轮轨力测量试验系统;通过静态标定试验准确建立了反映钢轨应变和轮轨垂向力大小数学关系的线性标定曲线,并分析讨论了相机工作距离和光照强度等因素对轮轨力测量的影响;在移动载荷作用下进行了轮轨力动态测量试验,与接触式应变计法测量结果进行比较,非接触式数字图像相关法在跨中位置的最大轮轨力测量误差不超过0.3%。动静态测量试验结果表明,数字图像相关法能够实现轮轨力的精确测量,是一种有效的非接触式轮轨力测量方法。

基于多源差异对抗的高速列车小幅蛇行识别

高速列车的蛇行运动会增加车辆各部分的载荷,剧烈的蛇行运动会使得轮轨间产生较大冲击,产生脱轨的风险,严重威胁到行车安全,因此需要对车辆的蛇行状态进行识别,特别是对蛇行失稳状态开始之前的小幅蛇行状态的识别。目前大多数的研究主要集中在利用单工况数据进行的深度学习以及单源迁移学习,然而高速列车在运行时面临复杂多变的工况。考虑到不同工况下的多源域数据具有不同的分布,仅使用单个工况数据建立的列车蛇行识别模型很难满足各种工况下的识别精度要求。提出一种基于多源双层差异对抗的高速列车小幅蛇行状态识别方法。该方法在训练过程中使用多个工况下具有不同分布的真实蛇行运动数据,并采用双层差异对抗训练策略。初层差异对抗中结合矩匹配模块和领域对抗模块,使得模型既能减小源域与目标域的分布差异,也能减小源域与源域的分布差异。在初层差异对抗的基础上,采用次层差异对抗训练方法,使得模型能够进一步对齐数据的边缘分布和条件分布,从而更好地学习可区分的特征,提高诊断任务的准确性。通过公共轴承数据验证该模型可行性后,用于高速列车蛇行状态识别研究中。实验结果表明,该方法能够正确识别出蛇行运动的不同状态,几种不同识别任务准确率均在99%以上,其诊断效果明显优于单源模型以及其他多源模型,证明了该方法的可靠性。说明该方法在高速列车蛇行状态智能监控中具有一定的工程应用价值。

机器视觉在轨道扣件检测上的应用综述

机器视觉通过模拟人眼感知,对图像进行采集、预处理、特征提取、识别定位等步骤,结合深度学习与图像处理算法,实现轨道扣件的高精度、实时、自动化检测。具体应用包括:运用边缘检测、模板匹配识别扣件缺失、松动;使用机器学习分类识别磨损、裂纹等表面缺陷;采用三维视觉测量扣件几何参数偏差,显著提升了检测精度、范围和效率。针对机器视觉在轨道扣件检测方面的一些研究应用,从传统的视觉检测方法出发,扩展到基于深度学习的检测方法,阐述视觉检测基本原理、关键技术和实际应用效果,以及面临的挑战与未来发展趋势。

基于目标优化的移不变字典匹配追踪轴承故障诊断算法研究

滚动轴承作为一种关键旋转零部件,在高速列车上得到了广泛的应用。滚动轴承的故障诊断对维护列车的安全、舒适具有重要意义。在故障诊断过程中,实现早期微弱故障的探测以及并发故障的分离和提取至关重要。为此,提出了一种基于蜣螂优化算法的移不变字典匹配追踪算法。该算法采用预定义字典结构和循环提取的思想,首先,引入了蜣螂优化算法,并建立了一种基于相关峭度的新型目标优化函数,以此自适应构建预定义移不变结构的脉冲字典。同时,为了自适应获取匹配追踪框架中的最优稀疏度,提出了基于Hoyer指标的最优稀疏度获取准则。为了验证该算法的优越性,对高速列车传动系统中常见的齿轮箱轴承和轴箱轴承的故障信号进行了分析和对比。结果表明,该算法对早期微弱故障的检测具有更强的鲁棒性,同时对并发故障也具有较好的自适应检测能力,具有一定的工程应用价值。

无温度传感器下地铁车辆制动电阻温度在线监测方法

[目的]为实现无温度传感器下地铁车辆制动电阻的实时温度监测,提出一种无需额外安装传感器的新型制动电阻温度估算方法。[方法]对制动电阻结构和散热过程进行分析,建立由制动电阻单元及其冷却域构成的控制体温度模型,基于能量守恒定律与牛顿冷却定律构建制动电阻单元温度及控制体内冷却空气平均温度方程组,根据制动电阻阻值与温度的关系不断更新制动电阻发热功率并迭代计算,得到制动电阻的实时温度。通过有限元热仿真得到稳态和瞬态下的制动电阻温度分布,对新型制动电阻温度估算方法进行验证。[结果及结论]基于直流牵引网电压与斩波电路占空比计算制动电阻发热功率,无需额外安装传感器,可实现对硬件的纯软件替代。该方法与制动电阻温度估算算法相结合,提高了制动电阻温度估算的可靠性。新型制动电阻温度估算方法得到的制动电阻温度与基于Fluent软件的热仿真结果基本一致,其相对误差在可接受范围内,证明了该估算方法的有效性。制动电阻温度实时估算方法可实现制动电阻温度在线监测,并根据实时监测的制动电阻温度值调节地铁车辆电制动力指令值,提高牵引传动系统的可靠性及安全性。

浮置板轨道对市域铁路桥梁段低频噪声影响研究

浮置板轨道是一种减振型轨道结构,其通过隔振装置能有效降低轨道和桥梁之间的力传递率,从而保证较优的减振效果,因此在大量的工程实践中将浮置板轨道作为降低桥梁噪声的重要措施。但是浮置板轨道自身也是一个重要的低频噪声源,在以往的研究中考虑桥梁噪声时很少考虑轨道板自身的声辐射。基于此,以市域列车-浮置板轨道结构为研究对象,采用有限元-边界元法对市域铁路桥梁噪声与浮置板噪声进行分析。得到以下结论:若不考虑浮置板轨道自身噪声时,浮置板轨道结构能有效降低市域列车桥梁段的低频噪声15dB;考虑浮置板轨道自身噪声时,浮置板轨道结构的降噪效果并不显著,表明在车外低频噪声分析中,轨道板自身声辐射不应该被忽略。

轨道车辆金属与非金属黏接结构的视频超声检测

由于弹性胶黏剂具有良好的防腐密封性,还具有隔热、降噪、减震等功能,越来越多的轨道车辆部位用其代替传统连接方式,金属与非金属的粘接占有相当的比例,黏接结构在如高速动车组车窗等各方面都有广泛应用,目前针对黏接结构的无损检测方法包括红外热波法、激光散斑、超声、太赫兹、射线等,但大多数检测方法都不适合现车检测,超声检测技术穿透能力强、灵敏度高、检测成本低,适用于现场检测。相对于常规超声等技术,视频超声技术检测效果更加直观、缺陷识别更加容易,因此选用视频超声检测技术进行试验研究。

铁路货车轴温实时监测系统中采集处理与MVBC编解码功能的设计及验证

为保障列车运行安全,该文对铁路货车轴温实时监测系统进行设计与验证,在采集通道接口防护基础上实现温度信号的通道选择、滤波、AD转换和电绝缘等功能,保障数据采集的可靠性。为解决温度测量和传感器的故障检测问题,该研究对模拟输入子系统和信号处理子系统进行深入设计,从而实现铁路货车轴温监测设备的数据采集和处理功能,并利用FPGA设计完成多功能车辆总线控制器MVBC编解码模块。最后,通过对温度信号处理子系统、MVBC总线控制器编解码模块的系统进行验证,达到预期效果。

动车检修基地防溜装置信息化管理系统设计与应用

高速动车组入库检修断电后,须在其中一端头车的轮对处架设防溜止轮器起防溜固定的作用。原先高速动车组检修站段防溜止轮器的设置与撤除作业都是通过人工卡控来完成的,无法及时掌握管控现场作业存在的人为操作问题,存在极大的生产与行车安全隐患。因此,本文研制了一套基于物联网技术的防溜装置信息化管理系统,并在长三角动车检修基地投入应用,实现库内所有止轮器的信息化、标准化、可视化管理,切实保障了车辆设备设施以及作业人员人身安全。

动车组空调机组制冷剂存量监测模型研究

研究动车组空调机组制冷剂R407C的存量监测和泄露量问题。基于Peng-Robinson状态方程等理论方程,研究基于容积、温度、压力计算制冷剂存量的可行性;结合物性数据库,建立基于干度、温度、压力、容积的制冷剂存量监测模型。通过实验验证,模型可以有效监测系统内制冷剂存量,具有较高可靠度。

整车厂软件自研效率和软件质量

越来越多的整车厂涉足控制器软件开发,甚至完全自研。在此背景下,本文讨论了如何将整车厂传统验收性测试同步跟进扩展到软件开发性测试。越来越多的汽车企业在全新架构下进行软件自研,在智能汽车研发上市周期越来越短的情况下,企业在快速软件版本迭代开发的情况下如何保证软件质量是本文探讨的课题。

弓网监测系统在城轨车辆上的应用

为了提高弓网系统安全性并保障其稳定运行,弓网监测系统利用多种传感器对弓网系统运行数据开展实时监测分析,并在出现故障时及时有效地作出故障诊断。文章介绍了弓网监测系统的基本原理、监测项点,通过应用弓网监测系统技术,可实时获取弓网故障数据和信息统计,并对这些信息进行在线综合分析处理,达到对故障及时报警的效果,对受电弓和接触网的运营维护具有一定的参考意义。

货车轮轴质量自动检测系统研究

当前货车轮轴检修的收入检查环节自动化程度较低且部分工序标准不统一,一定程度上制约轮轴检修的效率和质量。鉴于此,整合多种技术手段开发了适用于当前轮轴收入检查制度的质量自动检测系统。系统基于射频识别(RFID)技术获取轮轴收入基本信息,利用机器视觉技术实现轮对各部位尺寸的非接触测量并同步检查踏面伤损,依据轮轴信息自动检测轴承轴向游隙,分析轴承振动信号的时域和频域特征以诊断其故障。通过对各种型号和技术状态的轮轴进行实测,对系统的轮轴信息识别准确性、轮轴尺寸检测精度和稳定性、轴承故障诊断能力等进行了分析验证。

基于综合KPC解卷积的机车轴承故障诊断方法

针对电力机车轴箱轴承故障的诊断,文章提出了一种基于峭度、皮尔逊相关系数和故障冲击比(综合KPC)解卷积的轴箱轴承诊断方法。首先运用改进的互补集合经验模态分解(CEEMD)算法对原始振动信号进行降噪处理,然后应用多点最优最小熵反褶积调整(MOMEDA)算法对重构信号进行解卷积后和包络解调分析,最终实现轴承故障诊断。研究结果表明,该方法相比传统方法具有较高的辨识度,且能很好地识别出轴承的故障模式。

大型坐标测量机线性校准方法分析

坐标测量机作为一种精密、高效的空间长度测量仪器,广泛用于汽车、电子、机械制造、航空航天等领域。为确保坐标测量机的测量准确性,我国制定JJF 1064—2010《坐标测量机校准规范》,定期对坐标测量机进行校准。针对校准规范中附录B《关于大型坐标测量机的补充测量》,提出一种激光干涉仪校准大型坐标测量机的方法,介绍其校准系统的硬件安装和连接,并分析在同一校准条件下,分别用量块和激光干涉仪校准坐标测量机的数据,探讨两种方法的利弊。

振动检测技术在铁路货车轴承检修中的应用探讨

轴承作为货车转向架的重要支承部件,其性能对行车安全有至关重要的影响,因此货车检修车间一直关注轴承的状态判断。通过系统梳理机械行业轴承检测现状,结合货车轮轴检修产线设备布置情况,提出借助既有磨合机增加振动测试的检测方案。以352226X2-2RZ型轴承为例,分别采用故障和正常(新造、大修及运用了一段时间)轴承开展磨合试验。结果表明:振动信息可有效识别出故障和正常轴承(包括新造、大修及运用一段时间的轴承),且均方根和峰值2类指标具有更好的稳定性。新造轴承及刚完成大修后的轴承,其振动的均方根值和峰值2类指标相差不大,显著小于运用了一段时间的轴承。同时,上述结果表明当前货车轴承大修可有效恢复轴承的技术性能。

数字化技术在轨道车辆调试中的应用分析

针对数字化技术在轨道交通制造业中的应用,文章分析了传统轨道车辆调试过程中存在的问题及数字化调试技术的重要性和作用,并结合行业实际情况阐述了数字化技术在轨道车辆调试中的具体应用,探讨了数字化技术在我国轨道车辆调试中的发展模式和未来的发展方向。

城轨车辆悬挂系统特征参数试验研究

为了分析城轨车辆悬挂系统的动态特性,文章对城轨车辆悬挂系统的固有频率和阻尼比参数进行了试验研究。采用楔块法激发车体和转向架的振动响应,获得车辆浮沉、点头及侧滚等不同运动状态下的悬挂系统固有频率及阻尼比。测试结果与仿真计算结果的一致性验证了该方法的可行性。